[发明专利]一种以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO3的方法

说明书

本发明为一种以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO₃的方法。该方法包括如下步骤：步骤1：将钛片浸没入盐酸溶液中，超声波清洗30~60 min，取出后用去离子水冲洗、吹干；步骤2：将上步得到的钛片浸没入装有混合溶液的水热釜中，在180~200℃下密闭反应10~12 h，待冷却至室温后取出片，取出后用去离子水冲洗、吹干，获得钛片上定向生长的SrTiO₃。本发明SrTiO₃具有高能面暴露率高，在催化领域可以提供更多的活性位点，具有良好的电催化或光电催化性能。

技术领域

本发明的技术方案涉及定向生长SrTiO₃的合成领域，具体地说是一种以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO₃的方法。

背景技术

SrTiO₃属于钙钛矿结构化合物，是一种用途广泛的电子功能陶瓷材料，具有热稳定性好、介电损耗低、介电常数高等特点，广泛应用于陶瓷工业、电子和机械领域中。并且，SrTiO₃作为一种功能材料具有良好的光催化活性，在光催化降解有机污染物和光化学电池等光催化领域得到了广泛的应用。现在一些研究学者常通过对SrTiO₃进行改性或者形貌控制研究，使其在光催化领域更具有实际应用价值。

传统制备方法一般采用化学试剂为Ti源，但大多数含Ti化学试剂在前驱体制备过程中都易水解生成TiO₂，不利于SrTiO₃合成，并且污染严重，不环保。同时，理论计算钛酸锶的表面能发现{101}面(2.97J/cm²)>{111}面(2.80J/cm²)>{001}面(0.98J/cm²)，理论研究表明，F离子参与反应不仅可以改变SrTiO₃带隙，而且在制备过程中加入F离子可以显著降低高能面的表面能，使高能面更易暴露。因此以钛片作为Ti源，HF作导向剂，制备定向生长的 SrTiO₃，其制备方法更加环保，值得进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于针对目前SrTiO₃材料体系中比表面积小，高能面暴露少等问题，提供一种以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO₃的方法。该方法采用水热合成定向生长的SrTiO₃纳米颗粒，利用钛片、硝酸锶、氢氧化钠和氢氟酸为原料，钛片和氢氧化钠反应生成Ti⁴⁺离子，之后Ti⁴⁺离子与硝酸锶反应生成钛酸锶。使用钛片作为Ti源，避免使用化学试剂，环保健康并且可以有效避免化学试剂作为Ti原料容易水解的问题。此外HF作为导向剂，降低高能面暴露所需的能量，制备出暴露特定面的SrTiO₃纳米颗粒。

本发明的技术方案为：

一种以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO₃的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将钛片浸没入盐酸溶液中，超声波清洗30～60min，取出后用去离子水冲洗，然后吹干；

步骤2：将上步得到的钛片浸没入装有混合溶液的水热釜中，在180～200℃下密闭反应 10～12h，待冷却至室温后取出钛片，取出后用去离子水冲洗，然后吹干，获得钛片上定向生长的SrTiO₃；

其中，混合溶液由Sr(NO₃)₂、HF溶液和NaOH溶液混合而成，体积比HF溶液：NaOH 溶液＝0.1～0.4：25，每25mLNaOH溶液中加0.4～0.6g Sr(NO₃)₂；NaOH溶液的浓度为1～2 mol/L，HF溶液的质量百分浓度为40％；

所述的以钛片为Ti源制备定向生长SrTiO₃的应用：用作电催化剂、光电催化剂或光催化剂。